湿式石灰石-石膏湿法脱硫系统物料平衡探究

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1、湿式石灰石/石膏湿法脱硫系统物料平衡探究　　摘要：本文通过对湿法脱硫系统物料平衡模型的建立，深入研究了烟气脱硫内部过程，尤其对水平衡进行了深入的计算，通过模型可以得出系统内水的损失主要是由蒸发损失造成的，对提高机组脱硫系统运行的经济性具有指导意义。关键词：物料平衡；经济运行；湿法脱硫Abstract:Inthispaper,throughtheestablishmentofmaterialbalancemodelofthewetdesulfurizationsystem,in-depthstudyofthefluegasdesulfurizationprocess,especiallyonth

2、ewaterbalanceofcalculation,themodelcanpredictsystem’swaterlossismainlycausedbytheevaporationloss,toimprovetheeconomyofunitdesulfurizationsystemoperationhasguidingsignificance.Keywords:materialbalance;economicoperation;wetdesulfurization中图分类号：P619.26+3文献标识码：A文章编号：1湿法脱硫原理及系统简介11石灰石/石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种

3、脱硫技术，日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺[1]。其反应原理可以简述为：二氧化硫(SO2)的吸收；石灰石的溶解；硫酸盐的氧化形成和石膏的结晶四部分。吸收：SO2+H2O→H++HSO-3溶解：CaCO3+2H+→Ca2++H2O+CO2(g)氧化：HSO-3+1/2O2→H++SO42-结晶：Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O(s)由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可达90%以上。脱硫系统包含烟气系统，吸收系统，浆液制备系统，石膏脱水系统，废水回收系统和热工自控系统。2当前湿式石灰石石膏法

4、烟气脱硫存在的主要问题虽然湿法脱硫是目前应用最广泛技术最成熟的烟气脱硫技术，但是也存在一些问题，这些问题主要表现为：石灰石的利用率低，脱硫效率不能达到系统设计的额定值，系统水耗过大等。其中影响脱硫效率的因素主要有吸收塔浆液的pH值，液气比及浆液循环量，烟气与脱硫剂的接触时间，石灰石粒度和纯度，氧化空气量等。113湿法脱硫物料平衡原理3.1物料平衡概述根据质量守恒定律，任何一个生产过程，其原料消耗量应为产品量与物料损失量之和。FGD工艺过程遵循同样的原则，通过物料衡算可以知道输入系统的原料转变为脱硫产物以及流失的情况，以便寻求改善这一转变过程的途径。图1湿法石灰/石灰石FGD系统总物料平衡在FG

5、D系统设计中需进行物料平衡计算，确定原料、产出物和损失物的数量关系，以及系统热平衡关系，物料平衡计算是FGD系统设计的重要数据也是运行管理的重要参数。图1是湿法石灰/石灰石FGD工艺总物料平衡示意图。系统的主要输入流体是烟气和吸收剂。烟气进入FGD系统之前，先经除尘装置除去烟气中99.5%以上的飞灰。进入系统的烟气中，大部分SO2和部分O2被吸收进入浆体的液相。在石灰石基工艺中每吸收1molSO2，理论上要消耗1molCaCO3，产生1molCO2进入烟气中。由烟气带入FGD系统的氯化物会影响脱硫效率、石灰石的溶解和耐腐蚀材料的选择。入口烟气中的NO通常不被吸收而透过FGD系统，NO2仅少部分

6、被吸收。11入口烟气中通常含有少量气态硫酸，气态硫酸浓度大约是SO2浓度的0.5%~1%，当烟气被冷却时，气态H2SO4迅速凝结成亚微米大小的气溶胶酸雾。一般吸收塔仅能除去约50%的这种酸雾，剩余的酸雾进入吸收塔下游侧的设备中将造成酸腐蚀，最后从烟囱排出的酸雾以及其他颗粒物由于对光的散射使烟气形成一种看得见的白色烟流。本文主要研究系统的主要物料的平衡，故从水平衡和固平衡两方面进行阐述。3.2水平衡在湿法烟气脱硫系统中,水平衡数据是系统设计的重要依据[3],也是运行管理的重要参数,水平衡的调节是系统稳定运行的一个重要方面。脱硫系统在满负荷即BMCR工况下运行时,如不设GGH,系统耗水量较大。烟气

7、在吸收塔内被洗涤,很快达到水气饱和,这是水平衡中水耗的主要部分。吸收塔内水蒸发量取决于煤的组成、入口烟气温度和烟气含水量,不设GGH时洗涤1MW电所产生的烟气通常水蒸发量为0.13~0.20m3/h[4]。烟气除了气相水,还会携带液相水,目前对净烟气常用的限值是干烟气含水量(标况)≤75mg/m3,这在总耗水量中几乎可以忽略。随着石膏排出带走的附着水和结晶水,也会造成系统水的损失。目前大多数电厂脱